Подводные роботы помогают исследовать океан

Автономные роботы начинают исследовать моря и океаны

Океан необходим для поддержания жизни на Земле. Он работает как фильтр для нашей среды, очищает и пополняет нашу атмосферу, обеспечивая при этом питательными веществами подводных обитателей планеты. Однако наши знания об океане ограничены.

Первая глубокая разведка в море произошла только в 1960 году, менее 60 лет назад.

Вот почему ученые используют современные робототехнические и измерительные технологии для разработки новых инструментов, помогающих изучать океан, чтобы предсказать его будущее поведение и состояние его среды.

Преимущества изучения океанических микробов

Океанические микробы — это крошечные, одноклеточные организмы, на которые приходится более 98% морской биомассы.

Термин «океанический микроб» охватывает несколько различных микроорганизмов, включая микроводоросли, бактерии и археи, простейшие грибы и вирусы.

Они чрезвычайно малы, измеряемые только 1/8000-й объема человеческой клетки и охватывая около 1/100-го диаметра человеческого волоса. Возможно, что миллион микробов, живущих в океане, может «разместиться» всего в один миллилитр морской воды.

Они питаются с различных источников, включая солнечную радиацию и хемосинтез.

Обратите внимание

Объём производимого морскими микробами кислорода можно приравнять, по меньшей мере, к 50% кислорода находящегося в атмосфере нашей планеты. Они также помогают перерабатывать большое количество углекислого газа.

Микробы, найденные в океане, помогают формировать морские пищевые сети, которые помогают развивать глобальное рыболовство в океане.

По данным National Oceanic and Atmospheric Administration, большинство микроорганизмов, проживающих в океане, по-прежнему недостаточно точно локализованы и недостаточно глубоко исследованы.

Их устройство сложно и трудно для анализа.

Они могут быстро развиваться в ответ на экологические изменения, и наряду с изменением во внешней среде они могут использоваться в качестве индикаторов таких изменений.

Достижения в области технологий наблюдения за океаном

Впервые будет развернут небольшой парк автономных подводных аппаратов большой дальности (LRAUV) для сбора и «архивирования» проб морской воды.

Ученые из Университета Гавайских островов в Маноа (UH Mānoa) и Научно-исследовательского института аквариумов в Монтерей-Бей (MBARI) тестируют новые способы адаптивного отбора океанографических характеристик, таких как состав воды открытого океана, медленно перемещающейся через Тихий океан, в которой в зависимости от ее химического состава может обитать различный тип микроорганизмов.

Эдвард ДеЛонг и Дэвид Карл, преподаватели океанографии в UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST) изучают микроорганизмы, обитающие в океане, в течение десятилетий. В феврале 2018 года инженеры ДеЛонг, Карл и MBARI завершили строительство и испытания трех новых автономных подводных аппаратов большой дальности, которые будут развернуты в гавайских водах.

Автономные аппараты, находясь в океане, будут собирать информацию о температуре воды, химическом ее составе и хлорофилле. Эти данные будут отправлены ученым на берег или на ближе находящиеся корабли.

Подводные транспортные средства имеют встроенный процессор проб окружающей среды (ESP).

ESP — это миниатюрная роботизированная лаборатория, которая собирает и сохраняет образцы морской воды в море, что позволяет исследователям фиксировать снимок генетического материала и белков организмов.

Встроенные процессоры проб окружающей среды были 15-летним проектом MBARI. Первоначальный образец был размером с 55 галлонный бак. Последнее третье поколение процессоров составляет 1/10 от первоначального размера, от 8 до 10 дюймов в диаметре. Они были специально разработаны для размещения внутри автономных подводных аппаратов большой дальности.

Важно

Это позволяет научно-исследовательской группе открывать, отслеживать и пробовать открытые океанские водовороты на расстоянии более 100 километров в течение нескольких месяцев.

Автономные подводные аппараты могут двигаться более 600 миль и использовать свое собственное контрольное оборудование для обнаружения и самостоятельного движения к важным океанографическим событиям, таким как цветения фитопланктона.

Экспедиция «Фалькор» на научно-исследовательском судне «Шмидтский океанический институт» (Schmidt Ocean Institute’s (SOI)) вышла 10 марта на первые испытания судов автономных подводных аппаратов.

Исследовательская группа будет обнаруживать водовороты с использованием спутниковых данных и отправлять автономные подводные аппараты большой дальности для сбора образцов. ДНК будет извлекаться из фильтров, что даст информацию о длительности, стабильности и влиянии водоворотов на океаническую экосистему.

Эти данные помогут улучшить модели океана, чтобы предсказать ожидания относительно будущего «здоровья океана».

Источник: http://elenergi.ru/avtonomnye-roboty-nachinayut-issledovat-morya-i-okeany.html

Роботы уходят в море. Новое поколение роботов исследует глубины океана

Роботы уходят в море. Новое поколение роботов исследует глубины океана.

Эти механические существа способны выполнять под водой самые сложные работы. Своим обличьем они напоминают обитателей моря – животных, идеально приспособленных для жизни в водной среде.

…В сумерках гладь волн расступается. Странные тени возникают из моря. Армада причудливых зверей ползет на пляж. Стоит приблизиться к ним, замечаешь, что это роботы. Только они не похожи ни на людей, ни на машины – у них обличье омаров.

Несколько часов назад неподалеку от восточного побережья США их сбросили с самолетов в воду. Они тотчас погрузились на дно моря и приступили к работе: принялись отыскивать и уничтожать мины, сохранившиеся здесь еще со Второй мировой войны. Теперь, завершив дела, они выбрались на берег…

Пока описанная сцена все еще считается фантастичной. Однако, по словам американского биолога и специалиста по роботам Джозефа Айерса, скоро она станет реальностью. Вот уже несколько лет Айерс, директор Северо-восточного океанологического центра, расположенного в Нэенте (Массачусетс, США), проводит опыты с механическими моделями миног и омаров.

Заказчиком выступает министерство обороны США. Благодаря ему бюджет исследований достиг трех миллионов долларов. Интерес военных не случаен. Они надеются, что плавучие роботы станут очищать от мин те участки акватории, куда не доберутся катерные тральщики. В свою очередь, искусственные омары могут проверять качество воды и искать источники ее загрязнения.

Совет

Сравнение роботов с подводными животными ни в коей мере не условно. В течение долгого времени ученые наблюдали за движениями рыб и раков, подмечая, как они плещут хвостами, перебирают ногами, размахивают клешнями, поводят брюшком. Все эти движения анализировали компьютеры. По этим данным мастерили копии из металла и пластика. Это помогло создать опытные образцы рыб-роботов и омаров-роботов.

Выбор ученых не случаен. Благодаря эволюции возникли виды животных, которые идеально приспособились к своей среде обитания, в том числе к жизни в морских глубинах. По их образцу и надо мастерить подводных роботов. Без этих подручных нам не исследовать океан.

Уже сегодня мы лучше знаем поверхность Луны, чем то, что творится в океане в каких-нибудь двух десятках метров от поверхности волы.

А ведь уже в ближайшие десятилетия внимание ученых, инженеров, промышленников будет приковано к этому необъятному миру, омывающему все континенты.

Подводные роботы, используемые в наши дни, слишком громоздки и неуклюжи. Они построены по образцу сухопутных и потому тратят неоправданно много сил, чтобы преодолеть сопротивление воды.

Конечно, они не раз выручали нас. В Балтийском море они обследовали затонувший паром «Эстония», в Атлантике – легендарный «Титаник».

Эти увальни берут образцы грунта с морского дна, разведывают месторождения нефти и проверяют состояние плотин.

Во всем мире действует несколько сотен подводных роботов самых разных размеров. Все они построены по одной и той же схеме.

Обратите внимание

На огромных металлических рамах закреплены их органы: электродвигатели, прожекторы, видеокамеры и захватные устройства.

Искусственная пуповина – длиннюший кабель – связывает этих роботов, еще не рожденных для подводной жизни, с кораблем, на борту которого им жилось бы куда легче. По кабелю подается питание, сообщаются команды.

Оказавшись среди волн, эти горы металла так же неустойчивы, как рулон ватмана, выставленный на ветру. Волны сбивают их с ног. Под водой наблюдаются такие же сильные течения, как в иных реках. Чтобы удержать робота на месте, где ему предстоит работать, надо нарашивать его массу и мощь.

Рядом с этими исполинами (или, если хотите, истуканами), заброшенными в подводный мир, которому они чужды всей своей фактурой, роботы, ставшие персонажами нашего рассказа.

так же изящны, миниатюрны и эффективны, как персональный компьютер по сравнению с ЭВМ начала восьмидесятых годов. Прежние исполины преодолевали стихию. Новые подводные роботы во всем послушны ей.

Их тела угодны океану; эта среда обитания предназначена для них.

Морская фауна обширна. Среди ее изобилия ученые недаром остановили свой выбор на омарах – морских раках. Они – готовые прототипы для «биоботов» (биологических роботов). Они сложены так, что могут без особых усилий плыть против течения.

Их биомеханика идеальна. Очутившись среди волн или попав на стремнину, омары ловко орудуют клешнями и хвостом (точнее, хвостовым веером), уверенно продвигаясь вперед. Восемь ходильных ног помогают омарам взбираться на любые препятствия.

Все больше западных фирм занимаются подражанием природе, снаряжая в путь роботов и заново открывая для себя основы бионики. Природа давно перепробовала возможные варианты и остановилась на лучших.

Важно

Люди могут сберечь немало времени и сил, если возьмут готовые образцы, давно отмеченные печатью естественного отбора Например, чтобы справиться с течением, можно обременять робота лишней массой, а можно приделать к нему… плавники.

Они помогают рыбам удержать тело в нужном положении; они и робота сделают устойчивым.

В подводном мире есть много своих секретов. Так, американская фирма «IS Robotics», создавая машину, которая могла бы отыскивать и обезвреживать мины на прибрежных отмелях, взяла за образец краба. У этого морского жителя центр тяжести расположен очень низко, поэтому даже сильные приливные волны не могут опрокинуть краба.

Он всегда твердо стоит на ногах, а когда начинает штормить, зарывается глубже в песок. Именно этими способностями ученые стремятся наделить робота, названного ими «Ариэль». В чем-то они намерены даже превзойти природу. Если механический краб упадет на спину, он – в отличие от своего образца – легко может снова перевернуться, хотя и весит целых одиннадцать килограммов.

На военно-морской базе во Флориде уже опробуют этого робота.

Другие роботы, сотворенные по подобию рыб, могли бы неделями и даже месяцами сновать в толше воды, проводя нужные измерения или выполняя иную работу. Так, в Японии, в Токийском университете, под руководством профессора Наоми Като проводят опыты с роботом, напоминающим морского окуня.

Образчики механических рыб уже давно рассекают волны в лабораторных бассейнах. Тэрада Юдзи из компании «Мицубиси хеви индастриз» изготовил рыбу- робота, очень похожую на латимерию. Ее движитель – гибкий плавник. Это – стальная пластина толщиной менее одного миллиметра.

Она встроена в хвост рыбы и управляется с помощью дистанционного пульта. Само тело рыбы сделано из силиконовой смолы. В воде этот материал так же матово поблескивает, как настоящая чешуя.

Глядя на неторопливую машину, плывущую в глубине аквариума, трудно отделаться от мысли, что перед вами настоящая латимерия.

Совет

Морские глубины все больше осваиваются человеком. Но они несут с собой не только приобретения, но и очень большую опасность. Поэтому со временем водный мир люди уступят роботам

В принципе, живые рыбы движутся очень неестественно; они напоминают собой механизмы. Тем легче сблизить рыбу и робота. Вдобавок слой воды и стекло аквариума мешают отличить живые ткани от полимеров.

Читайте также:  Продавец-консультан с искусственным интеллектом скоро появится в магазинах сша

Подойти к рыбам, потрогать их нельзя. Зрение же обманывает.

В этом залог того, что сбудутся мечтания некоторых ученых, намеренных впредь штамповать в натуральную величину глубоководные и ископаемые виды рыб для аквариумов.

Кстати, многие рыбы обладают отличным обонянием. Возможно, со временем появится и робот-акула, наделенный такой же чувствительностью, как грозная рыба, но ничуть не кровожадный. Акуле достаточно такой ничтожной концентрации крови, как 1: 1 ООО ООО, чтобы устремиться навстречу жертве. Робот будет так же беспощадно выявлять попавшие в воду вредные вещества.

Внимание зоолога Герхарда фон дер Эмде из Боннского университета привлекла африканская рыба гнатонемус, известная также под названием «водяной слон», так ее окрестили за небольшой хобот, коим заканчивается ее рыло.

Эта рыба наделена электрическими органами; ими она «видит», замечая любой предмет и любое живое тело с иной, чем у воды, электропроводностью. В кромешной тьме она легко ориентируется и даже определяет расстояние до объектов. По словам российского зоолога И.

Акимушкина, эта рыба легко различит два сосуда, «из которых один наполнен дистиллированной водой, а второй – аквариумной».

Ученые намерены копировать «электролокаторы» водяного слона. Уже сейчас ведут испытания первых опытных образцов. Робот, наделенный электрическими сенсорами, мечтает фон дер Эмде, мог бы не только добывать руду где-нибудь на дне океана, куда не проникает лучик света, но и оценивать, глубоко ли в грунте таятся залежи.

Обратите внимание

Уже сейчас целый ряд фирм интересуется подобными роботами. Так, к Эвде обращались представители норвежских компаний, занятых прокладкой нефтепроводов по дну Северного моря. Они исиользуют для этого обычных подводных роботов. Те же так взбаламучивают песок, что мутной мглой затягивает всю подводную стройплощадку. Вот тут и пригодился бы «робот-гнатонемус» с его чутким локатором.

Мировой океан напоминает богатейший рудник. Это – сокровищница и житница людей XXI века.

Их домашними животными и верными машинами в непроглядной глуби океана станут «биоботы» – роботы, сотворенные по подобию «всякой твари плавучей». Когда-нибудь они завладеют всеми морскими просторами.

Им вдоволь найдется здесь работы. Иные из них даже примкнут к стаям своих «сородичей», бороздя вместе с ними моря и наблюдая этих животных в естественной обстановке.

Пока «роботы-омары» и им подобные аппараты умеют еще не очень многое, признает один из их создателей, инженер Эд Уильямс, «но не забывайте, что в 1910 году самолеты тоже мало на что были способны!»

Возможно, в 2100 году люди и механические животные поделят земной шар надвое: суша достанется тем и другим; водный мир люди уступят своим рукотворным «вассалам» – роботам. Армада причудливых зверей, владеющая океаном и в нем хозяйничающая, станет приносить исправную дань своим повелителям и гворцам или… с завистью поглядывать на еще не покоренную ими сушу.

АДРЕСА В «ИНТЕРНЕТЕ»:

Подводные роботы:

.him

.html

http://www.zoologie.unibonn.de/Neurophysiologie/vde/MITGerhard.htm

Источник: https://librolife.ru/g6075374

Мягкие пальцы робота помогают исследовать глубины океана

В 2014 году в докладе об исследовании глубоководных коралловых рифов Дэвид Грубер, морской биолог из нью-йоркского колледжа имени Баруха, показал видео, на котором неуклюжая робо-рука собирает хрупкие образцы кораллов и морских губок. В аудитории тогда находился специалист-робототехник из Гарварда Роберт Джей Вуд. Национальное географическое общество считает этих исследователей подающими особые надежды специалистами. И они оправдали ожидания.

«Они использовали жесткие гиидравлические захваты, разработанные для нефтяной и газовой промышленности, которые совершенно пережимали и разрушали находки», — вспоминает Вуд. «Сразу же появилась мысль, что здесь подойдет мягкое роботизированное устройство».

В последующие месяцы шла совместная работа, чтобы спроектировать, изготовить и протестировать мягкие роботизированные захваты для сбора глубоководных хрупких биологических образцов.

Первое использование этой мягкой робототехники для неразрушающего отбора образцов донной флоры произошло во время недавней экспедиции в Эйлатском заливе на севере Красного моря, уникальная морская экосистема которого включает один из самых больших в мире и самых разнообразных коралловых рифов.

Важно

Эта новая технология расширит возможности исследователей по сбору образцов из малоисследованных глубоководных мест обитания, в районах, которые ученые считают «горячими точками» биоразнообразия, где бурлят неизвестные формы жизни. Мягкие захваты также могут быть полезны в подводной археологии.

Грубер является доцентом кафедры биологии и экологии в колледже им. Баруха Университета Нью-Йорка и научным сотрудником американского музея естественной истории.

Исследуя глубоководные океанические экосистемы, он уделяет особое внимание организмам, которые демонстрируют биолюминесцентные и биофлюоресцентные свойства.

(Биолюминесцентные организмы сами воспроизводят свет, биофлюоресцентные организмы поглощают свет и переизлучают его в другом цвете.)

Когда Грубер хочет осмотреть коралловый риф, расположенный ниже доступной для человека глубины, он должен полагаться на дистанционно управляемый подводный аппарат. Но здесь есть одна проблема. Серийно выпускаемые роботизированные манипуляторы для подводных телеуправляемых аппаратов не приспособлены для сбора нежных кораллов, морских губок и других образцов.

Для перемещения и сбора хрупких организмов с морского дна требует что-то такое, что может имитировать ловкость и мягкое прикосновение рук человека. Вуд, Чарльз Ривер, профессор инженерных и прикладных наук в Гарварде, Джон А. Полсон из Школы инженерных и прикладных наук признают, что мягкая робототехника идеально подходит для решения таких задач.

Вуд и Кевин Галлоуэй, инженер-механик из Института Висса, приступили к разработке двух типов манипуляторов, способных заменить серийно выпускаемые металлические захваты и позволяющие нежно обхватить объекты различных размеров и форм.

Принцип действия одного из манипуляторов был позаимствован у сворачиваемого кольцами конструктора в виде удава. Он может действовать в ограниченном пространстве, зацепляя мелкие объекты неправильной формы.

Другой манипулятор использует возможности расположенных друг против друга гибких приводов.

Совет

Для обеспечения быстрой модификации и ремонта в полевых условиях, разработчики уделили особое внимание простоте механизма, использованию недорогих материалов и модульному принципу конструкции.

Это означало, что они опробовали разные конфигурации, чтобы получить необходимые параметры. Гарвардский офис развития технологий подал патентную заявку на созданный способ изготовления мягких приводов мембранного типа.

Метод является масштабируемым, данный тип привода имеет широкий спектр коммерческих, промышленных и биомедицинских применений.

Основной трудностью при проектировании, по утверждению Вуда, было отсутствие точной спецификации. Они занимались не проектированием роботизированной руки, способной лишь многократно делать одно и то же на сборочном конвейере автозавода. У разработчиков не было возможности узнать размер, форму или жесткость предметов, которые они будут собирать на дне океана.

Для воссоздания максимально приближенных условий деятельности они посетили овощной рынок и возвратились со множеством овощей – сельдерей, редис, морковь и китайская капуста. Привязали все это к металлической решетке и опустили в испытательный бассейн в университете Род-Айленда.

После всесторонних испытаний в бассейне, устройства были проверены на глубинах более 800 метров вблизи побережья Род-Айленда.

Натурными испытаниями занялась команда из Израиля в Эйлатском заливе, в северной части Красного моря, в мае 2015 года. Там они провели более десятка погружений в диапазоне от 100 до 170 метров.

В большинстве погружений для тестирования производительности системы исследовалась процедура «поймал-отпустил».

Обратите внимание

Но используя захваты они также извлекли образцы нежных (и относительно распространенных) красных, мягких кораллов, а также трудно извлекаемые кораллы, выводя их на поверхность не поврежденными в грузовом лотке подводного аппарата.

В этом году испытания и исследования будут продолжаться, также будет модифицироваться и сам подводный робомеханизм – если во время погружений на Красном море система работала на глубинах до 200 метров, то теперь команда планирует проведение полевых работ в неизведанных глубинах около 6000 метров.

Источник: http://www.robogeek.ru/podvodnye-i-nadvodnye-roboty/myagkie-paltsy-robota-pomogayut-issledovat-glubiny-okeana

Удивительный мир: роботы, которые помогут исследовать морские глубины

Как говорилось в одном голливудском фильме: «подводный мир, как космос, не прощает ошибок». Убийцы морских вредителей, ловушки, пластиковые рыбы – эти интересные роботы помогут раскрыть тайны океанов.

Как бы активно человечество ни узнавало о своей планете, Земля все еще хранит множество тайн. И значительная их часть скрывается под синей гладью. NASA не просто так ищет там ответы на загадки Вселенной, а ученые – затерянные миры.

Чтобы углубляться в подводный мир Земли было легче, инженеры разных стран проектируют механических помощников, способных наблюдать за течением жизни, взаимодействуя с морской фауной. Информатор Tech подобрал самых интересных роботов.

Искусственная каракатица

Инженеры немецкой компании Festo любят природу. Они уже создавали робота-стрекозу и робота-паука. В этот раз они решили вдохновиться океаном.

Разработчики спроектировали робота-каракатицу, предназначенного для сбора и передачи данных о температуре и давлении воды, содержании в ней кислорода и других показателей. Каракатицу назвали Bionic Fin Wave.

Робот оснащен двумя силиконовыми цельными плавниками, которые способны работать независимо друг от друга. Каждый из них крепится к 9 рычажкам, которые двигаются при помощи пары электромоторов. Еще один обеспечивает сгибание-разгибание корпуса.

Таким образом, конструкция позволяет каракатице передвигаться под водой в любом направлении. Она может плыть вперед, назад, поворачивать и менять глубину погружения.

Ориентироваться в пространстве ей помогают датчики давления и ультразвуковые сенсоры. Кроме того, Bionic Fin Wave оснащается батареями, поддерживающими работу, а управление роботом осуществляется дистанционно.

Весит он всего 430 грамм, а длина составляет 37 см.

Рыба SoFi

Если творение Festo призвано наблюдать за морской средой, то разработка инженеров Массачусетского технологического института должна следить за обитателями морей. Робот SoFi выглядит и двигается как рыба.

Его корпус выполнен из гибкого пластика и силиконового каучука, а внутри размещены электронные датчики, модуль управления, камера и полимерный аккумулятор. В хвосте размещаются воздушно-шлюзовые камеры, которые обеспечивают плавучесть.

Важно

Робот умеет двигаться прямо, совершать повороты и нырять. При этом он силен для того, чтобы справляться с подводным течением.

Руководить SoFi должен водолаз при помощи водонепроницаемого пульта управления с джойстиком, как в игровых консолях. Сейчас рыба способна погружаться на глубину более 15 метров, но в будущем разработчики намерены увеличить этот показатель. Она умеет вести фото и видеосъемку, оставаясь под водой до 40 минут.

Медуза-робот

Чтобы наблюдать за коралловыми рифами и изучать их, не причиняя вреда экосистеме, ученые из Флоридского Атлантического университета создали мягкого робота, который повторяет движение медузы.

Он укомплектован 8 щупальцами и парой насосов. С помощью насоса робот закачивает воду из окружающей среды в щупальца для совершения рывка.

Когда насосы отключаются, вода выводится обратно, а щупальца возвращаются в исходное положение.

Так, медуза способна неспешно передвигаться по морским глубинам. Ее диаметр составляет всего 20 см, но она может пробираться через более узкие участки. При этом, в отличие от маленьких подводных лодок, применимых для наблюдений за кораллами, у роботов нет пропеллеров, способных повредить их. Для производства механических медуз используется 3D-принтер.

Защитник рифа

Источник: https://tech.informator.ua/2018/11/25/udivitelnyj-mir-roboty-kotorye-pomogut-issledovat-morskie-glubiny/

4 технологии, которые помогут спасти океаны

The Ocean Cleanup — система барьеров для сбора плавающего мусора Люди губят океаны. Но технологии могут помочь. В данной статье расскажем о 4-х проектах, которые помогают спасти океаны от уничтожения.

Читайте также:  Банковская сфера уже работает с искусственным интеллектом в четырёх областях

В 2010 году в океаны было сброшено более 8 миллионов тонн пластика.

Чтобы понять, какой это объем, представьте, что на каждый квадратный метр побережья выкинули 5-6 пластиковых бутылок.

Ранее в этом году было опубликовано исследование, судя по которому объем сбрасываемых в океаны пластиковых отходов в ближайшие годы увеличится в 10 раз, добавив к нынешней массе океанского мусора в 245,000 тонн.

Однако, не только загрязнение окружающей среды оказывает негативный эффект на океаны и моря. Под угрозой находится само разнообразие форм жизни в океанах — коралловые рифы умирают из-за повышающейся кислотности океанов.

Совет

По прогнозам ООН, если тренд не переменится, то к 2100 году более половины морских видов будут под угрозой вымирания. Кроме того, уровень моря постепенно повышается из-за глобального потепления.

По расчетам Национального управления океанических и атмосферных исследований США, каждый год уровень мирового океана повышается от 1 до 3 сантиметров, причем тенденция на увеличение ярко выражена.

Технологии уже начали играть большую роль в движениях за сохранение окружающей среды, консервацию существующих природных условий и рационализацию пищевых ресурсов. Сателлиты и подводные роботы уже вовсю используются для изучения океанов. А как насчет их спасения?

Давайте рассмотрим 4 технологии, которые могут помочь нам очистить и защитить моря и жизнь в них.

Проект The Ocean Cleanup

На настоящий момент, полноценная и всесторонняя очистка океанов кажется чем-то невозможным. Даже если собирать плавающий мусор обыкновенными сетями, то придется потратить десятки миллиардов долларов и пару тысяч лет. Однако, в один прекрасный момент двадцатилетнему парню (Boyan Slat — прим.

переводчика) надоел весь этот мусор и он запустил проект The Ocean Cleanup. Суть проекта в том, что плавающий на поверхности океана мусор будет собираться естественным путем: мусор будет скапливаться у специальных барьеров под влиянием течений.

Такой подход позволит не только эффективно собирать плавающий мусор, но и не вредить морским жителям, которые смогут проплывать под ним, не попадая в сети. Собирающие барьеры будут натянуты между стационарными платформами, что позволит охватывать огромные площади.

Несколько пробных станций с барьерами будут установлены в прибрежных водах уже в этом или же в 2016 году. Предполагается, что длина сборочного барьера будет около 2 километров.

Морские роботы

Уже многие годы ученые используют роботов для исследования морских глубин. Сейчас они уже могут использовать роботов не только под, но и над водой. Роботы, оборудованные различными сенсорами и инструментами, могут брать образцы, делать фотографии, исследовать морское дно и его обитателей.

Примером современного робота является Wave Glider SV3, автономный робот компании Liquid Robotics, работающий на солнечной энергии. SV3 — обновленная версия своего “младшего брата” SV2. Для перемещения SV3 использует бесконечные запасы энергии океанов. SV3 может собирать необходимые данные до одного года. Оба робота снабжены Wi-Fi и большим объемом памяти.

SV3 может исследовать больше 90% поверхности мирового океана и заплыть туда, куда не могли попасть даже другие роботы, не говоря уже о людях.

“Умные” сети

Каждый год в океаны сбрасывается огромное количество мертвой рыбы. Эта рыба была слишком молодой или слишком небольшой, чтобы пойти в использование. Ее могли неправильно поймать, и рыба просто умерла от стресса.

В то время как большая часть населения планеты питается именно рыбой, такая практика бездумного расходования ресурса неприемлема. Однако, этой проблемой наконец-то занялись. Ученые вместе в несколькими рыболовецкими компаниями из Новой Зеландии дали старт проекту под названием Precision Seafood Harvesting.

Смысл проекта в использовании высокотехнологичных траловых сетей, чтобы вылавливать определенный тип рыбы, вместо привычных огромных сетей, в которые попадало все на их пути.

Это позволяет беречь рыбу: даже если рыбу поймали, попав на корабль, она плавает в специальных контейнерах, что снижает стресс и уровень повреждений, помогая рыбе выжить. Компания Safety Net Technologies так же разработала траловую сеть, которая позволит ловить в сети только рыбу, а не других обитателей морей и океанов.

Такая сеть может быть быстро модернизирована для использования с существующим рыбацким оборудованием. Она позволяет тратить меньше горючего и, главное, уменьшить повреждения морского дня. Кроме того, сеть снабжена специальными кольцами, которые позволяют мелкой рыбе выплыть наружу.

Маркировка животных

За последние десятилетия маркировка животных сделала огромный шаг вперед. Недавний доклад в журнале Science показал, что влияние маркировки на жизнь обитателей морей сложно недооценить.

Электронные маячки очень малы и весят меньше небольшой монетки, но, тем не менее, передают полные данные о движении животных, их миграции и взаимодействии друг с другом. Сателлиты и станции отслеживания считывают информацию с маяков уже более 10 лет.

Хорошая новость состоит в том, что маячок можно прикрепить практически к любому животному, каким бы маленьким оно ни было. Высокотехнологичные маячки очень важны для слежения за жизнедеятельностью голубого тунца.

Популярность суши с этим видом рыбы привела к тому, что отлов ежегодно превышает норму.

Перевод подготовлен: greebn9k(Сергей Грибняк), silmarilion(Андрей Хахарев)

Источник: https://habr.com/post/382185/

Подводные роботы будут уничтожать инвазивные виды, чтобы спасти океаны

Автономные подводные аппараты будут идентифицировать и уничтожать инвазивные морские звезды на Большом Барьерном Рифе в Австралии.  Роботы могут помочь исправить некоторые повреждения, которые нанесли инвазивные виды морских звезд рифу и его обитателям.

Беспилотные летательные аппараты уже используются для отслеживания видов, находящихся под угрозой исчезновения, и содействуют усилиям по сохранению земель путем сопоставления экосистем и мониторинга охраняемых районов.

В то же время в открытом море автономные парусные беспилотники занимаются мониторингом морской воды для обнаружения любого загрязнения и отслеживают изменения температуры и рН. Теперь подводные роботы также будут проводить работы по восстановлению биоразнообразия путем охоты на инвазивные виды.

Водолазы во всем мире пытаются контролировать инвазивных морских животных вручную, но роботы могли бы быть более точным, эффективным и постоянным способом решения данной проблемы.

Крылатки в Атлантическом океане и Карибском море

Одним из самых опасных океанских вредителей является крылатка. Эта рыба возникла в сбалансированной экосистеме в Индийском и Тихом океанах, где популяция находилась под контролем естественных хищников.

 К сожалению, крылатки оказались в Атлантическом океане, где они впервые были замечены у берегов Флориды в середине восьмидесятых годов.

С тех пор они процветали в этой незнакомой среде обитания, где у них нет естественных хищников и есть много пищи.

Крылатки теперь размножились и распространились до восточного побережья США и в Карибском море. Они уничтожают популяции местных видов рыб, в том числе и тех, которые помогают контролировать рост водорослей на рифах. Если эти рыбы исчезнут, водоросли, вероятно, могут просто задушить рифы и, в конечном итоге, убить их.

Инвазивным морские звезды на Большой Барьерный Риф

С другой стороны земного шара, население инвазивные морские звезды разъедают Большой Барьерный риф. По мнению ученых из Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), риф уже умирает из-за нескольких факторов окружающей среды, в том числе, из-за повышения температуры океана.

В то же время, морские звезды, которые едят коралловых полипов, размножаются.

Обратите внимание

Ученые не выявили причину распространения звезд, но они полагают, что это может быть из-за сокращения популяции хищников или неудачного сочетания естественного увеличения уровней питательных веществ, совпадающим с нерестовым сезоном морских звезд. Очевидно одно – инвазивные морские звезды являются основной причиной потери кораллового покрова.

Консорциум ученых, который включает в себя представителей компании IROBOT, создателя Roomba, разрабатывает подводных роботов, способных бороться с инвазивными видами морских животных и рыб.

Источник: https://fish.team/news/podvodnye-roboty-budut-unichtozhat-invazivnye-vidy-chtoby-spasti-okeany

• Аквароботы исследуют подводный мир // BP

Технологии ГРР, обследования нефтегазовой инфраструктуры, затонувших сокровищ и морских обитателей

Вэйвглайдеры, автонавты, диптреккеры. Эти названия звучат так, будто взяты из научной фантастики. Однако это реальные роботы, которые сегодня уже работают в океане – на поверхности, в глубинах и на дне. Эту группу аппаратов называют «морские автономные системы». Они перевернули представления компании ВР об окружающей среде при проведении подводных операций.

Рисунок BP Magazine

Надо сказать, что мы знаем о поверхности Луны больше, чем об океанах нашей планеты, но это скоро может измениться – благодаря морским автономным системам (MAS). Снабженные сенсорами и камерами, эти аквароботы сегодня могут поставлять информацию из океанской среды быстрее, безопаснее и дешевле, чем раньше.

Группа MAS включает как надводные автономные аппараты (ASV), так и подводные автономные аппараты (AUV; в российской специальной литературе есть сходное понятие АНПА – автоматический необитаемый подводный аппарат. – Прим.Oilgascom).

Эти устройства помогают ВР исследовать отдаленные морские участки. Они могут передавать сверхбольшие массивы данных почти в режиме реального времени, так что ученые могут вести точные наблюдения за океанской средой, оценивать риски и эффективно управлять критическими ситуациями.

Препрограммированный и питающийся от батарей аппарат группы MAS может быть быстро запущен с моря, с берега или с воздуха и затем автономно работать в океане на протяжении месяцев. Вы можете связаться с ним по спутниковой связи, чтобы дать навигационную команду или снять информацию. По завершении задачи аппарат можно подобрать с корабля.

Такие системы появились еще в 50-х годах, но только в последние годы, с развитием информационных технологий и снижением стоимости, эти аппараты стали способны выполнять подводные разведывательные функции.

ВР в настоящее время тестирует MAS для возможного внедрения. В партнерстве с производителем аппаратов Oceaneering компания ведет масштабные испытания подводных аппаратов типа AUV на исследовании подводных трубопроводов и инфраструктуры в Мексиканском заливе.[vc_column width=»3/4″]Большая картина

Эксперт ВР по воздействию на окружающую среду Питер Коллинсон говорит: «MAS открывают новые возможности по оценке воздействия на окружающую среду, позволяя понять, является ли изменение естественным или имеет техногенные причины. Получая больше данных, мы можем получать более четкое видение происходящего».

Важно

ВР имеет многолетний опыт использования подводных роботизированных аппаратов, но их автономность сравнительно нова, говорит Джо Литтл, старший консультант-технолог в подразделении ВР по информационным инновациям. «Мы используем большой спектр удаленно управляемых устройств (ROV), а также водолазов, но их работа должна поддерживаться силами очень больших команд и кораблей», — объясняет он.

В отличие от ROV, которые связаны тросами с кораблем и управляются с корабля, автономные подводные аппараты (AUV) могут быть быстро запущены и сразу приступить к работе. Они также весьма эффективны в случае опасности, когда лучшая информированность и более короткое время реагирования могут помочь минимизировать ущерб среде.

«Совершенствование роботов дает нам совершенно новый класс аппаратов, которые значительно меньше по размерам и более маневренны, — добавляет Литтл. — Они также более дешевы (в сравнении с ROV), а значит мы можем задействовать больше аппаратов, значительно умножить объем получаемой информации и на ее основе принимать более взвешенные решения».

Лучшее понимание среды и низкая стоимость таких аппаратов позволяют чаще проводить детальные инспекции подводной инфраструктуры, обеспечивая более раннее предупреждение о любом потенциальном осложнении.

Читайте также:  В санкт-петербурге ликвидировать сосули с крыш будут роботы

В некоторых ситуациях MAS снимают необходимость погружения дайверов и позволяют исследовать недоступные и суровые районы.

Видимость под водой

Аппараты группы MAS предоставляют не просто большее количество данных, но и лучшее качество. Мутные картинки с глубины сейчас сменились кристально ясной передачей и четким изображением.

К примеру, такой аппарат сфотографировал отдельные болты затонувшего военного корабля на глубине свыше километра – это очень полезно для исследований, когда требуются изображения высокого разрешения, к примеру, чувствительных биологических видов и археологических артефактов.

Видимость получается лучше и благодаря доступу точно к исследуемому месту. «Мы можем сейчас многократно изучать один и тот же квадратный метр дна на трехкилометровой глубине, получая отрисовку объектов в 3D и фиксируя изменения во времени», — говорит Коллинсон.

Это радикальное усовершенствование по сравнению с такими традиционными подводными исследовательскими техниками, как сбор образцов; оно подразумевает многократную импульсную фотосъемку изучаемого района.

«Раньше мы могли иметь только 100 изображений с 1 тысячи квадратных километров океанского дна, — говорит Коллинсон. -Это как крохотные уколы булавки на такой громадной площади. С помощью MAS мы перевернем это соотношение на прямо противоположное – мы будем знать всё о площади, при такой малой степени неопределенности, как несколько булавочных уколов».

Быстрое реагирование

Совет

В 2010 году надводный аппарат Wave Glider использовался при устранении последствий аварии на платформе Deepwater Horizon – для наблюдения за разлитой нефтью на поверхности моря. Пять лет спустя ВР объединила усилия с Шотландской Ассоциацией морских наук (SAMS) для испытания возможностей быстрого реагирования подводных аппаратов в Северном море.

В условиях смоделированной аварии на нефтяном месторождении к западу от Шетландских островов подводный автономный аппарат Seaglider был запущен для поиска следов углеводородов в воде. Аппарат погружался на 500 метров и время от времени всплывал на поверхность, предавая данные через спутник в режиме, близком к реальному времени, для принятия решений командой на берегу.

«Это вывело на новый уровень нашу обычную систему управления реагированием. Одним кликом мы смогли увидеть скопление углеводородов, узнать температуру, глубину и направление утечки», — говорит Коллинсон.Объединение знаний

Если испытания аппаратов в Мексиканском заливе будут успешными, ВР задействует целый флот автономных подводных аппаратов (AUV) для постоянного мониторинга придонных трубопроводов в этом регионе, а, возможно, и расширит географию испытаний.

На суше ВР регулярно проводит тесты и показы в Морском исследовательском Центре инноваций (MRIC) Национального океанографического центра в Саутгемптоне в Великобритании.

«Благодаря членству в MRIC, — говорит Коллинсон, — у нас есть доступ к технологиям и знаниям в области автономных систем, накопленным за последние 20 лет. Это великолепная площадка для сотрудничества с производителями и разработчиками, для получения знаний из других отраслей, не нефтегазовых, которые могут быть применимы».

Перевод статьи ‘How a new robot fleet is monitoring the underwater world’ выполнен Oilgascom с разрешения BP Magazine.[vc_column width=»1/4″]

Рисунок BP Magazine

Рисунок BP Magazine

Рисунок BP Magazine

Рисунок BP Magazine

Рисунок BP Magazine

Рисунок BP Magazine

Рисунок BP Magazine

Источник: http://oilgascom.com/how-a-new-robot-fleet-is-monitoring-the-underwater-world/

Ученые создали «инопланетный океан» для проверки качеств подводного робота

9 Фев 2018

Создание подводной лодки — сложная задача, которую решают научно-исследовательские институты, конструкторские бюро и специализированные судоверфи. Но если речь идет о создании подводного аппарата, который должен работать в условиях низких температур, в такой среде, как смесь жидкого метана и бутана, то сложность задачи возрастает много кратно.

Исследователи из Вашингтонского университета в настоящее время сотрудничают с НАСА для того, чтобы понять, каким должен быть плавающий зонд для Титана. На этой планете есть моря и океаны из органических углеводородов.

Также высказываются предположения, что там может существовать жизнь. Как бы там ни было, но ученые весьма заинтересованы в дальнейшем изучении этого спутника Сатурна.

Ну а поскольку достаточно значительная часть поверхности Титана покрыта жидкими углеводородами, то ученые посчитали, что лучшим решением для изучения планетоида будет плавающий автономный робот. НАСА планирует отправить на Титан именно такое устройство.

Правда, не сейчас, а лет через 20. Уж очень много всего необходимо сделать для изучения условий спутника Сатурна и подгонки устройства под эти условия.

Обратите внимание

Для того, чтобы проектировать робота для инопланетного океана, температура в котором гораздо ниже нуля градусов Цельсия, ученые воссоздать условия Титана здесь, на Земле. Эксперты говорят, что по многим характеристикам Титан похож на Землю. К сожалению, на Титане нет условий, пригодных для существования земных организмов. Но какая-то особенная, своя жизнь здесь вполне может существовать.

Кроме Земли, это единственный объект в Солнечной системе, где идут дожди, текут реки, есть облака. Правда, вместо воды здесь основной служит метан.

Понятно, что подводный зонд, созданный НАСА, должен работать исключительно в автономном режиме. Он должен быть устойчивым к внешним факторам, уметь определять препятствия, а также залегать на дне.

Задача по созданию аппарата сложна еще и потому, что в отличие от наземных водоемов, где плотность жидкости примерно одна и та же, концентрация метана и этана на Титане разнится от региона к региону.

Соответственно, меняется и плотность жидкости, прием довольно сильно.

Первым решил построить «метановую подлодку» для Титана бывший аспирант Вашингтонского университета Айан Ричардсон.

Он получил от НАСА заказ на разработку погружного зонда, который способен выдержать экстремальные (по крайней мере, для Земли) погодные условия.

Первым делом он занялся воссозданием атмосферы Титана в лаборатории, используя разные механизмы для отслеживания условий, царящих на планетоиде.

«Моя работа заключается в том, чтобы искать и принимать правильные решения, и я пытаюсь делать это. Вообще говоря, все это больше похоже на сумасшедший эксперимент, но это один из немногих шансов прикоснуться к действительно интересному проекту. Все это — весьма увлекательно, поскольку мы решаем ряд задач», — говорит Айан.

Что касается самого «метанового океана», то ученые воссоздали среду Титана, а также воспользовались двухдюймовым нагревателем для моделирования условий среды Титана и взаимодействия ее с подводным аппаратом.

Важно

Интересно, что если двигаться слишком быстро, выделяя много тепла, то подводную систему сразу же окружает большое количество пузырьков с газовой смесью, что изменяет условия среды, в которой должен работать зонд.

Одна из проблем, которая встретилась ученым — сложность в съемках фото или видео в таких экстремальных условиях. Исследователи посчитали, что лучшим выходом для решения этой проблемы может стать так называемый бороскоп.

Это
оптический прибор, состоящий из жесткой трубки с окуляром на одном конце (дистальном) и объективом с дугой стороны (на проксимальном конце), связанных между собой оптической системой.

Оптическая система окружена оптоволокном для передачи света внутрь исследуемой области.

«Если вокруг условия, которые сложно назвать дружелюбными, то вы должны выдавать оригинальные решения», — говорит один из членов команды. После адаптации существующих технологий к условиям Титана ученым все уже удалось снять видео в том самом бассейне из жидких углеводородов.

По мнению специалистов, созданная установка является хорошим подспорьем в разработке надежного аппарата для изучения глубин Титана.

 
Источник

Источник: https://se7en.ws/uchenye-sozdali-inoplanetnyy-okean-dlya-proverki-kachestv-podvodnogo-robota/

Инженеры MIT разработали подводного робота для исследования экосистемы океана около Фиджи

Робототехника постепенно становится все более обширной сферой деятельности. Роботов все больше, их «видовое разнообразие» очень велико. Ученые из MIT решили, что именно роботы практически идеально походят для изучения коралловых рифов. Конечно, роботы могут быть практически любой формы, но в MIT приняли решение сделать свою систему похожей на рыбу.

 Сказано — сделано, теперь роботизированная рыба с гибким корпусом исследует экосистему океана около Фиджи. Робот получил название SoFi и это не просто proof-of-concept, а реальное устройство, способное на многое. Он представляет собой достаточно мощный инструмент, способный изучать коралловые рифы во всем их многообразии.

При этом в режиме автономной работы система может находиться достаточно долгое время.

Воспользуйтесь нашими услугами

Управляет рыбой оператор, робот не может сам принимать решения, работая в полностью автономном режиме. Управление осуществляется при помощи игрового контроллера, взаимодействует же контроллер с устройством благодаря ультразвуку. Батареи хватает примерно на 40 минут работы системы, чего вполне достаточно для детального обследования определенных участков дна.

Совет

Двигается роботизированная рыба примерно так же, как обычная, совершая аналогичные решения. Хвост «рыбы» совершает примерно одно колебание в секунду, при этом задействована достаточно хитрая система. Глубина, на которой может находиться рыба без вреда для себя достигает 18 метров.

Фиджи были выбраны учеными потому, что экосистемы здесь необычайно богаты, здесь находят приют тысячи видов живых организмов. Само собой, проходит тестирование и робот, который все же представляет собой новую разработку. Ей, как и всем, необходима обкатка.

На момент написания материала роботизированная рыба провела в работе около трех дней. За это время она совершила шесть погружений, общей продолжительностью в 240 минут. Оператор, который управляет роботом, плывет за «рыбой» примерно в 10 метрах. В дальнейшем управление будет совершаться, возможно, из других мест.

Сейчас же, поскольку система проходит отладку, было решено ничего не усложнять, а попробовать управлять рыбой из ее «родной» среды.

Кстати, SoFis не пугает рыбу и других живых существ рифа так что робота можно использовать для научно-исследовательских работ, основная цель которых — проводить изучение моря или океана в максимально реалистичных условиях.

Пока что это лишь рабочий прототип, вероятно, вскоре ученые усовершенствуют «рыбку» таким образом, чтобы вместе с ней не приходилось плавать и оператору.

Роботы уже давно используются для изучения морей и океанов. Например, японцы запустили робота Wave Glider в воду для того, чтобы отслеживать появление цунами. Они достаточно частое явление в этом регионе.

Система оснащена гидрофоном, камерой и модулем связи, который позволяет роботу держать связь со спутником. Энергию Wave Glider получает от энергии волн и солнечной энергии.

Обратите внимание

Это позволяет роботу месяцами находиться в воде, поскольку обычное топливо ему не нужно.

В 2015 году океанологи стали использовать роботов для борьбы с морскими звездами вида Acanthaster planci. Они очень быстро размножаются, а едят — полипы кораллов. За год одна звезда может съесть около 13 квадратных метров полипов.

Рыбы, которые питаются морскими звездами, не успевают уничтожать их популяцию в нужном количестве, поскольку люди отлавливают рыб. В результате кораллы стали массово гибнуть.

В 60-х годах именно из-за Acanthaster planci погибло большое количество кораллов на территориях островов Гуам и Фиджи.

Так вот, что для того, чтобы осуществлять успешную борьбу с морскими звездами, австралийские ученые из Технологического университета Квинсленда создали робота COTSBot (Crown-Of-Thorns Starfish robot).

Он представляет собой торпедообразный 30-килограммовый аппарат, который развивает скорость вплоть до 2 м в секунду. В режиме автономной работы он способе функционировать около 6 часов. Ну а с морскими звездами он борется, впрыскивая им яд, смертельный для животного.

Небольшая флотилия таких роботов способна разредить коралловый риф достаточно быстро.

Источник: http://integral-russia.ru/2018/03/27/18372/

Ссылка на основную публикацию